Шестнадцатиразрядные микроконтроллеры серии 296 фирмы Intel. Их сравнение по возможностям и быстродействию с современными микроконтроллерами серии MB90 фирмы Fujitsu (стр. 1 из 3)
1 МИКРОНТРОЛЛЕРЫ FUJITSUMB-90
1.1 Общая характеристика и применение
Серия MB90385 – 16-разрядные высокопроизводительные микроконтроллеры общего назначения, которые разработаны для выполнения функций управления в пользовательской электронике, где требуется высоко быстродействующая обработка информации в реальном времени. Микроконтроллеры этой серии содержат встроенный интерфейс
.За счет наследования архитектуры F2MC данные микроконтроллеры характеризуются готовностью к выполнению инструкций языков высокого уровня, расширенным режимом адресации, расширенными инструкциями умножения/деления и богатым набором инструкций битовой обработки. Кроме того, использование 32-разрядного аккумулятора позволяет выполнять обработку длинных слов данных (32-разр.).
Основные особенности микроконтроллеров данной серии:
Адресное пространство CPU 16 Мбайт (24-разрядная внутренняя адресация)
Произведен по
-технологииПамять
Флэш-ПЗУ: 64 кбайт
Емкость ОЗУ: 2 кбайт
32-битный аккумулятор
Обработка команд с использованием 4х-байтной очереди
Мощная таймерная подсистема (сторожевой таймер, перезагружемый таймер, многофункциональный таймер ввода/вывода)
Мощная функция обработки прерывания с 8 уровнями и 32 факторами.
1CAN (англ. Controller Area Network — сеть контроллеров) — стандарт промышленной сети, ориентированный прежде всего на объединение в единую сеть различных исполнительных устройств и датчиков. Режим передачи — последовательный, широковещательный, пакетный.
2КМОП-структура [CMOS, Complementary Metal-Oхide-Semiconductor] - усовершенствованная (комплиментарная) структура построения микроэлектронных схем на трехслойной (МОП) основе метал-окисел-полупроводник. Используется для производства микропроцессоров; оперативных запоминающих устройств (ОЗУ); CMOS RAM; микросхем, реализующих функцию часов реального времени (RTC, Real Time Clock) - RTC CMOS RAM; фоточувствительных точечных датчиков для цифровой фотографии - CMOS APS (Active Piхel Sensor) и др.
Функция автоматической передачи данных независимо от ЦПУ
8 входов внешних прерываний, программируемых на вход фронта или уровня
Субтактирование на частоте 32,768 кГц (тактирование часовым кварцем)
Малое энергопотребление (до 40 мА)
Режимы остановки CPU, спящий режим (энергопотребление до 10 мкА)
Малый уровень электромагнитных помех
Температурный диапазон -40…+85
Корпус: 48-выводной plastic-LQFP
1.2 Внутренняя архитектура
Внутренняя архитектура микроконтроллеров семейства MB90 представленная на рис. 1 (серия MB90385).
Рис. 1 Внутренняя архитектура микроконтроллеров серии MB90385
В микроконтроллер встроена схема умножения тактовой частоты с ФАПЧ, которая дает возможность выбора источника тактирования поделенной на 2 и умноженной на 1-4 основного тактового генератора (при частоте генератора 4 МГц доступны опции: 2, 4, 8, 12, 16 МГц). Возможна работа с дополнительной тактовой частотой (8,192 кГц). Минимальное время выполнения команды: 62,5 нс (при частоте тактового генератора 4 МГц и умножении на 4 схемой ФАПЧ).
ЦПУ имеет 16 Мб пространство памяти. Все входные и выходные данные программы, управляемый ЦПУ размещены в этом 16 Мб пространстве памяти. ЦПУ обращается к ресурсам, указывая их адреса, используя 24-разрядную адресную шину. Память не разделена на память программ и память данных, используется одна внутренняя шина. Данный тип микроконтроллеров основан на архитектуре фон Неймана.
Регистры MB90385 можно разделить на два типа: специальные регистры в ЦПУ и регистрах общего назначения в памяти. Специальные регистры это выделенные внутренние аппаратные средства ЦПУ, и они имеют специфическое использование, определенное архитектурой ЦПУ. Регистры общего назначения (РОН) совместно используют адресное пространство ЦПУ с ОЗУ. РОН - те же самые, что и специальные регистры, в которые они могут обращаться без использования адреса. Применение РОН может быть определено пользователем, как обыкновенное пространство памяти.
РОН расположены от адресов 000180H до 00037FH (максимальная конфигурация) оперативной памяти. Указатель банкового регистра (RP) показывает, какие из вышеупомянутых адресов в настоящее время используются как банковый регистр (используются при банковой адресации). Каждый банк имеет три следующих типа регистров:
R0…R7: 8-битный РОН
RW0…RW7: 16-битный РОН
RL0…RL3: 32-битный РОН
Также данное семейство процессоров характеризуют повышенной производительностью за счет улучшения высокоточных вычислений с помощью применения 32-битного аккумулятора и расширенного набора команд умножения/деления.
1.3 Состав встроенных устройств
Выходной компаратор 16 разрядов на 8 каналов
16 разрядное устройство захвата фронтов: 8 каналов
Таймеры
•Таймер интервалов времени, таймер синхронизации, сторожевой таймер: 1 канал
•8/16 – битный таймер программируемого генератора импульсов: 8 бит на 4 канала или 16 бит на 2 канала
•16-битный таймер перезагрузки: 2 канала
•16-битный таймер ввода/вывода
- 16-битный циклический таймер: 1 канал
- 16-битный вывод при захвате фронта (ICU): 4 канала
- Запрос прерывания происходит во время фиксирования значения 16-битного циклического таймера при обнаружении фронта сигнала на входном контакте
АЦП: 8 каналов
- Выборочная разрешающая способность: 8 или 10 разрядов
- Возможность активизации внешним триггерным входом
- Время преобразования: 6.125 мкс (при тактовой частоте 16 МГц, в т.ч. время выборки)
8/16-разрядный программируемый генератор импульсов: 8 каналов 16-разр./ 16каналов 8-разр.
PLL-синтезатор (x1/2; x2; x3; x4) (возможность применения различных кварцевых резонаторов)
1.4 Способы адресации
Контроллеры семейства MB90 поддерживают 23 режима адресации, в частности непосредственную, косвенную, индексную, регистровую адресации, а также банковую адресацию (восемь старших битов адреса определены соответствующим банковым регистром, а оставшиеся 16 битов младшего разряда определены командой).
1.5 Система команд
Система команд MB90 считается очень удобной. Она относится к архитектуре CISC по соответствующим признакам. Однако есть некоторые отличия. Набор команд содержит, помимо стандартных арифметических, логических команд и команд перехода и условного перехода, команды, работающие со строками, со стеком, изменяющие флаги, команды доступа I/O, управления прерываниями, команды циклического сдвига и работы с указателями. Число РОН сравнительно не велико, за счет увеличения объема памяти, но есть большое количество способов адресации, поэтому можно сказать, что микроконтроллеры Fujitsu достаточно соответствуют классической CISC-архитектуре.
1.6 Работа с внутренними и внешними устройствами
Порты ввода/вывода:
Порты ввода/вывода общего назначения (КМОП выходы): 34 порта (MB90F387) (в т.ч. 4 порта с мощным выходам). На микроконтроллерах MB90F387S, если вспомогательный источник тактирования не используется, возможно расширение до 36 портов.
Интерфейсы:
Полный CAN, версии 2.0a и 2.0b
8 входов DTP (механизм пересылки данных внешней периферии по запросу DMA/прерываний с активацией сервиса EI2OS - расширенная функция интеллектуального ввода-вывода)
Полный дуплекс UART на скорость до 2 Мбит
Возможность подключения внешней памяти объёмом до 16 Мбайт
Встроенный интерфейс I2C (не во всех моделях)
2. МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ INTEL 296
2.1 Общая характеристика и применение
В семейство MCS-196 фирмы Intel (иногда используется и название 80C196) входит более 30 разновидностей микроконтроллеров. Это 16-разрядные, быстродействующие ИС высокой степени интеграции, ориентированные на решение задач управления процессами в реальном масштабе времени. Типичные области применения для этих микроконтроллеров - управление двигателями, модемы, безюзовые тормозные системы, контроллеры жестких дисков, медицинское оборудование.
История MCS-196 насчитывает более 12 лет. За это время специалисты фирмы Intel увеличили адресное пространство с 64 КБайт до 6 Мбайт, повысили тактовую частоту с 10 до 50 МГц, улучшили быстродействие в 16 раз.
Микроконтроллеры 80C196 фактически стали индустриальным стандартом для 16-разрядных встроенных систем управления, обеспечивая сочетание высоких технических показателей и экономической эффективности. Например, именно благодаря этим микроконтроллерам, установленным в системе управления зажиганием, специалистам концерна Ford удалось существенно снизить потребление топлива, уменьшить выбросы вредных веществ и одновременно повысить скоростные характеристики своих машин.
Серия MCS-296 это последнее обновление семейства MCS-96. Микроконтроллеры 80296SA имеют повышенную производительность, по сравнению с наиболее производительными контроллерами 196 серии (8xC196NP и 8xC196NU).
Основные особенности серии MCS-96
-80C196 имеет всего одно адресное пространство, в котором находятся и инструкции, и данные.
80C196 содержит больше периферийных узлов, чем более простые, 8-разрядные микроконтроллеры. Однако каждый из этих узлов не является более сложным.
80С196 имеет существенно более высокое быстродействие, чем 8-разрядные микроконтроллеры, и потребляет больше. Но кристаллы 80C196 изготавливаются по КМОП-технологии. А это значит, что при понижении тактовой частоты энергопотребление снижается по практически линейному закону. Итак, если некоторая прикладная задача может быть решена при помощи 8-разрядного микроконтроллера, то ее можно решить и при помощи 80C196, работающего на пониженной тактовой частоте. При этом энергопотребление 80C196 будет слабо отличаться от потребления 8-разрядного микроконтроллера, работающего на своей номинальной частоте, и может быть даже меньшим.